1. MySQL整體架構(gòu)預(yù)覽

??MySQL 的基本架構(gòu)示意圖，從中你可以清楚地看到 SQL 語句在 MySQL的各個(gè)功能模塊中的執(zhí)行過程。

??大體來說，MySQL 可以分為 Server 層和存儲(chǔ)引擎層兩部分。Server 層包括連接器、查詢緩存、分析器、優(yōu)化器、執(zhí)行器等，涵蓋 MySQL 的大多數(shù)核心服務(wù)功能，以及所有的內(nèi)置函數(shù)（如日期、時(shí)間、數(shù)學(xué)和加密函數(shù)等），所有跨存儲(chǔ)引擎的功能都在這一層實(shí)現(xiàn)，比如存儲(chǔ)過程、觸發(fā)器、視圖等。
??而存儲(chǔ)引擎層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和提取。其架構(gòu)模式是插件式的，支持 InnoDB、MyISAM、Memory 等多個(gè)存儲(chǔ)引擎?，F(xiàn)在最常用的存儲(chǔ)引擎是 InnoDB，它從 MySQL 5.5.5 版本開始成為了默認(rèn)存儲(chǔ)引擎。
??從圖中不難看出，不同的存儲(chǔ)引擎共用一個(gè)Server 層，也就是從連接器到執(zhí)行器的部分。你可以先對(duì)每個(gè)組件的名字有個(gè)印象，接下來我會(huì)結(jié)合開頭提到的那條 SQL 語句，帶你走一遍整個(gè)執(zhí)行流程，依次看下每個(gè)組件的作用。

2. 連接器

??第一步，你會(huì)先連接到這個(gè)數(shù)據(jù)庫上，這時(shí)候接待你的就是連接器。連接器負(fù)責(zé)跟客戶端建立連接、獲取權(quán)限、維持和管鏈接。連接命令一般是這么寫的

mysql -h$ip -P$port -u$user -p

??輸完命令之后，你就需要在交互對(duì)話里面輸入密碼。雖然密碼也可以直接跟在 -p 后面寫在命令行中，但這樣可能會(huì)導(dǎo)致你的密碼泄露。如果你連的是生產(chǎn)服務(wù)器，強(qiáng)烈建議你不要這么做。
??連接命令中的 mysql 是客戶端工具，用來跟服務(wù)端建立連接。在完成經(jīng)典的 TCP 握手后，連接器就要開始認(rèn)證你的身份，這個(gè)時(shí)候用的就是你輸入的用戶名和密碼。

• 如果用戶名或密碼不對(duì)，你就會(huì)收到一個(gè)"Access denied for user"的錯(cuò)誤，然后客戶端程序結(jié)束執(zhí)行。
• 如果用戶名密碼認(rèn)證通過，連接器會(huì)到權(quán)限表里面查出你擁有的權(quán)限。之后，這個(gè)連接里面的權(quán)限判斷邏輯，都將依賴于此時(shí)讀到的權(quán)限。

??這就意味著，一個(gè)用戶成功建立連接后，即使你用管理員賬號(hào)對(duì)這個(gè)用戶的權(quán)限做了修改，也不會(huì)影響已經(jīng)存在連接的權(quán)限。修改完成后，只有再新建的連接才會(huì)使用新的權(quán)限設(shè)置。
??連接完成后，如果你沒有后續(xù)的動(dòng)作，這個(gè)連接就處于空閑狀態(tài)，你可以在 showp rocesslist 命令中看到它。文本中這個(gè)圖是 show processlist 的結(jié)果，其中的Command 列顯示為“Sleep”的這一行，就表示現(xiàn)在系統(tǒng)里面有一個(gè)空閑連接。

??客戶端如果太長時(shí)間沒動(dòng)靜，連接器就會(huì)自動(dòng)將它斷開。這個(gè)時(shí)間是由參數(shù) wait_timeout控制的，默認(rèn)值是 8 小時(shí)。
??如果在連接被斷開之后，客戶端再次發(fā)送請(qǐng)求的話，就會(huì)收到一個(gè)錯(cuò)誤提醒： Lost connection to MySQL server during query。這時(shí)候如果你要繼續(xù)，就需要重連，然后再執(zhí)行請(qǐng)求了。
??數(shù)據(jù)庫里面，長連接是指連接成功后，如果客戶端持續(xù)有請(qǐng)求，則一直使用同一個(gè)連接。短連接則是指每次執(zhí)行完很少的幾次查詢就斷開連接，下次查詢?cè)僦匦陆⒁粋€(gè)。
??但是全部使用長連接后，你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，有些時(shí)候 MySQL 占用內(nèi)存漲得特別快，這是因?yàn)?MySQL 在執(zhí)行過程中臨時(shí)使用的內(nèi)存是管理在連接對(duì)象里面的。這些資源會(huì)在連接斷開的時(shí)候才釋放。所以如果長連接累積下來，可能導(dǎo)致內(nèi)存占用太大，被系統(tǒng)強(qiáng)行殺掉（OOM），從現(xiàn)象看就是 MySQL 異常重啟了。

3. 查詢緩存

??連接建立完成后，你就可以執(zhí)行 select 語句了。執(zhí)行邏輯就會(huì)來到第二步：查詢緩存。
??MySQL 拿到一個(gè)查詢請(qǐng)求后，會(huì)先到查詢緩存看看，之前是不是執(zhí)行過這條語句。之前執(zhí)行過的語句及其結(jié)果可能會(huì)以 key-value 對(duì)的形式，被直接緩存在內(nèi)存中。key 是查詢的語句，value 是查詢的結(jié)果。如果你的查詢能夠直接在這個(gè)緩存中找到 key，那么這個(gè)value 就會(huì)被直接返回給客戶端。
??但是大多數(shù)情況下我會(huì)建議你不要使用查詢緩存，為什么呢？因?yàn)椴樵兙彺嫱状笥诶?br /> ??查詢緩存的失效非常頻繁，只要有對(duì)一個(gè)表的更新，這個(gè)表上所有的查詢緩存都會(huì)被清空。因此很可能你費(fèi)勁地把結(jié)果存起來，還沒使用呢，就被一個(gè)更新全清空了。對(duì)于更新壓力大的數(shù)據(jù)庫來說，查詢緩存的命中率會(huì)非常低。
??除非你的業(yè)務(wù)就是有一張靜態(tài)表，很長時(shí)間才會(huì)更新一次。比如，一個(gè)系統(tǒng)配置表，那這張表上的查詢才適合使用查詢緩存。好在 MySQL 也提供了這種“按需使用”的方式。你可以將參數(shù) query_cache_type 設(shè)置成 DEMAND，這樣對(duì)于默認(rèn)的 SQL 語句都不使用查詢緩存。而對(duì)于你確定要使用查詢緩存的語句，可以用 SQL_CACHE 顯式指定，像下面這個(gè)語句一樣：

select SQL_cache * from user where id=1;

4. 分析器

??如果沒有命中查詢緩存，就要開始真正執(zhí)行語句了。分析器先會(huì)做“詞法分析”。你輸入的是由多個(gè)字符串和空格組成的一條 SQL 語句，MySQL 需要識(shí)別出里面的字符串分別是什么，代表什么。
??MySQL 從你輸入的"select"這個(gè)關(guān)鍵字識(shí)別出來，這是一個(gè)查詢語句。它也要把字符串“T”識(shí)別成“表名 T”，把字符串“ID”識(shí)別成“列 ID”。做完了這些識(shí)別以后，就要做“語法分析”。根據(jù)詞法分析的結(jié)果，語法分析器會(huì)根據(jù)語法規(guī)則，判斷你輸入的這個(gè) SQL 語句是否滿足 MySQL 語法。

??一般語法錯(cuò)誤會(huì)提示第一個(gè)出現(xiàn)錯(cuò)誤的位置，所以你要關(guān)注的是緊接“use near”的內(nèi)容。

5. 優(yōu)化器

??在開始執(zhí)行之前，還要先經(jīng)過優(yōu)化器的處理。優(yōu)化器是在表里面有多個(gè)索引的時(shí)候，決定使用哪個(gè)索引；或者在一個(gè)語句有多表關(guān)聯(lián)（join）的時(shí)候，決定各個(gè)表的連接順序。比如你執(zhí)行下面這樣的語句，這個(gè)語句是執(zhí)行兩個(gè)表的 join：

> select * from t1 join t2 using(ID) where t1.c=10 and t2.d=20;

??既可以先從表 t1 里面取出 c=10 的記錄的 ID 值，再根據(jù) ID 值關(guān)聯(lián)到表 t2，再判斷 t2里面 d 的值是否等于 20。也可以先從表 t2 里面取出 d=20 的記錄的 ID 值，再根據(jù) ID 值關(guān)聯(lián)到 t1，再判斷 t1 里面 c 的值是否等于 10。

6. 執(zhí)行器

??MySQL 通過分析器知道了你要做什么，通過優(yōu)化器知道了該怎么做，于是就進(jìn)入了執(zhí)行器階段。開始執(zhí)行的時(shí)候，要先判斷一下你對(duì)這個(gè)表 T 有沒有執(zhí)行查詢的權(quán)限，如果沒有，就會(huì)返回沒有權(quán)限的錯(cuò)誤，如下所示 (在工程實(shí)現(xiàn)上，如果命中查詢緩存，會(huì)在查詢緩存返回結(jié)果的時(shí)候，做權(quán)限驗(yàn)證。查詢也會(huì)在優(yōu)化器之前調(diào)用 precheck 驗(yàn)證權(quán)限)。
??如果有權(quán)限，就打開表繼續(xù)執(zhí)行。打開表的時(shí)候，執(zhí)行器就會(huì)根據(jù)表的引擎定義，去使用這個(gè)引擎提供的接口。比如我們這個(gè)例子中的表 T 中，ID 字段沒有索引，那么執(zhí)行器的執(zhí)行流程是這樣的：

調(diào)用 InnoDB 引擎接口取這個(gè)表的第一行，判斷 ID 值是不是 10，如果不是則跳過，如果是則將這行存在結(jié)果集中；

調(diào)用引擎接口取“下一行”，重復(fù)相同的判斷邏輯，直到取到這個(gè)表的最后一行。

執(zhí)行器將上述遍歷過程中所有滿足條件的行組成的記錄集作為結(jié)果集返回給客戶端。

對(duì)于有索引的表，執(zhí)行的邏輯也差不多。第一次調(diào)用的是“取滿足條件的第一行”這個(gè)接口，之后循環(huán)取“滿足條件的下一行”這個(gè)接口，這些接口都是引擎中已經(jīng)定義好的。你會(huì)在數(shù)據(jù)庫的慢查詢?nèi)罩局锌吹揭粋€(gè) rows_examined 的字段，表示這個(gè)語句執(zhí)行過程中掃描了多少行。這個(gè)值就是在執(zhí)行器每次調(diào)用引擎獲取數(shù)據(jù)行的時(shí)候累加的。
在有些場景下，執(zhí)行器調(diào)用一次，在引擎內(nèi)部則掃描了多行，因此引擎掃描行數(shù)跟rows_examined 并不是完全相同的。。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的01 | 基础架构：一条 SQL 查询语句是如何执行的的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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